吳永剛
摘要:對于安全生產(chǎn)的燃煤火電廠與保護(hù)環(huán)境中不可缺少的重要設(shè)備:電除塵器,那么在保證達(dá)到除塵效率基礎(chǔ)上,能夠?qū)﹄姵龎m器所消耗的社會經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行降低,在確保不降低除塵效率的前提下提效節(jié)能型電控設(shè)備,電除塵器的能耗大幅度地降低,達(dá)到節(jié)能。
關(guān)鍵詞: 火電廠;電除塵器;電控系統(tǒng);提效節(jié)能
前言
電除塵器是一種環(huán)保設(shè)備,不少火電廠應(yīng)用電除塵器來降低鍋爐煙塵的排放量。近年隨著國家對火電廠排放要求的不斷提高,總出口的煙塵排放要求小于5mg/Nm3。要實(shí)現(xiàn)總出口煙塵的排放達(dá)標(biāo)并實(shí)現(xiàn)一定程度的節(jié)能,電除塵器提效節(jié)能改造的技術(shù)方案確認(rèn)至關(guān)重要。
一、電除塵器耗電情況
(一)以某火電廠的電除塵器為例,該電除塵器在某個時間隨主機(jī)投人運(yùn)行,由某公司設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試完成。經(jīng)過5年多的運(yùn)行,不同程度老化的元器件存;不完善的功能,沒有反電暈自動檢測、斷電振打及自找控制方式功能;已達(dá)不到設(shè)計(jì)值的除塵效率,電耗也有所提高。
(二)電控系統(tǒng)提效節(jié)能的原理
1.運(yùn)行電除塵器期間,除塵效率與電暈功率兩者有直接的關(guān)系;在一般情況下,電暈功率是隨著除塵效率越高而更高的。但在高比電阻粉塵、燃用低硫煤的條件下,由于存在反電暈現(xiàn)象,過分增加電除塵器高壓供電功率,反而會加重反電暈、引起除塵效率降低。此時,一方面由于粉塵層未能將電荷全部釋放,其表面仍有電暈極相同的極性,便排斥后來的荷電粉塵。另一方面,由于荷電粉塵電荷釋放緩慢,于是在粉塵間形成較大的電位梯度。
2.另外,鍋爐負(fù)荷變化時也有節(jié)能潛力,負(fù)荷下降造成電除塵器的進(jìn)口煙氣量下降,降低電場風(fēng)速,使電除塵器運(yùn)行功率降低來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。變化著的鍋爐負(fù)荷、煙氣量、煤種、煙氣溫度等因素,這些重要因素會對電除塵器運(yùn)行產(chǎn)生影響,也是我們提效節(jié)能改造必須考慮的重要因素。
(三)提效節(jié)能型電控設(shè)備的節(jié)能技術(shù)特點(diǎn)
1.全方位獲取設(shè)備運(yùn)行信息
以準(zhǔn)確獲取有效控制信息、全面為基礎(chǔ)的才是好的控制策略均要;否則,這種控制將是不完整和不精確的。提效節(jié)能型電控設(shè)備可以對高壓硅整流設(shè)備的二次電壓、二次電流進(jìn)行連續(xù)檢測,獲取電壓、電流連續(xù)波形和火花放電波形。這種檢測是設(shè)備自動完成的,不需人工操作,而且這些波形會自動不斷刷新,一直保持著最新的信息;提效節(jié)能型電控設(shè)備可以自動快速測試電場動態(tài)伏安(V-I)曲線族,該族曲線包括電壓平均值、電壓峰值、電壓谷值3組曲線。
2.自動選擇運(yùn)行方式功能
眾所周知,電除塵的運(yùn)行過程是個動態(tài)過程,不同的工況應(yīng)有不同的最佳運(yùn)行參數(shù)和不同的運(yùn)行方式。中高比電阻粉塵容易出現(xiàn)反電暈,造成除塵效率下降。理論和實(shí)踐表明間歇脈沖供電可以有效克服高比電阻粉塵引起的反電暈,但由于間歇脈沖供電的占空比有1:2,1:4,1:6,1:8......1:40等高達(dá)幾十種,運(yùn)行方式必須跟蹤工況的變化;如何自動找到合適的控制方式、如何自動設(shè)定運(yùn)行參數(shù)是高壓供電設(shè)備的一個難題:根據(jù)電除塵專業(yè)理論和積累的大量電除塵現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)研究的“自動選擇運(yùn)行方式”新功能,它可以使高壓供電設(shè)備自動根據(jù)工況特性分析診斷的數(shù)學(xué)模型,從電參數(shù)映射出工況的變化情況,自動選擇運(yùn)行參數(shù)、自動選擇間歇脈沖供電占空比,達(dá)到最佳除塵效率,同時又達(dá)到節(jié)能的目的[1] 。
3.智能閉環(huán)節(jié)能控制
(1)提效節(jié)能型電控設(shè)備的計(jì)算機(jī)智能集中控制系統(tǒng)(IPC)能夠自動管理、控制電除塵器高、低壓等各設(shè)備的運(yùn)行,通過工況特性分析及反饋控制使設(shè)備始終運(yùn)行在功耗最小、效率最高的理想狀態(tài)。
(2)眾所周知,電場工況分析診斷對電除塵器的運(yùn)行與控制是十分重要的,也是電除塵器節(jié)能控制的基礎(chǔ)。經(jīng)過對眾多正在運(yùn)行的電除塵器進(jìn)行的大量現(xiàn)場測試工作,收集了大量的極其重要的現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行不斷的分析、歸納、總結(jié),經(jīng)過多次改進(jìn),建立了最新的工況特性分析診斷的數(shù)學(xué)模型,從而得出電除塵器的反電暈指數(shù)或常電暈指數(shù)可靠的計(jì)算方法。
(3)在此基礎(chǔ)上,我們以現(xiàn)場工況分析為基礎(chǔ),以鍋爐負(fù)荷、濁度、煙氣量、煙氣溫度、吹灰信號等多種信號為反饋,研究實(shí)現(xiàn)了新的電除塵器節(jié)能軟件。在節(jié)能軟件包控制下,IPC系統(tǒng)根據(jù)工況特性分析軟件對工況的分析以及根據(jù)鍋爐負(fù)荷的變化情況自動選擇高壓供電的間歇供電占空比和運(yùn)行參數(shù),從而達(dá)到最佳的除塵效率和節(jié)能效果;新型IPC節(jié)能控制效果十分顯著,在保證除塵效率不降低或有提高的前提條件下,最高節(jié)電率可達(dá)60%,平均節(jié)電率大于40%[2] 。
(4)提效節(jié)能型電控設(shè)備可以很好地把高壓硅整流設(shè)備具有的“自動選擇運(yùn)行方式”功能和計(jì)算機(jī)智能集中控制系統(tǒng)的智能閉環(huán)控制有機(jī)結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)智能化控制,使設(shè)備始終運(yùn)行在功耗最小、效率最高的理想狀態(tài)。
(四) 電除塵電控提效節(jié)能技術(shù)實(shí)施方案
(1) 將電除塵高壓控制柜原有落后的控制器更換為目前最先進(jìn)的控制器或者將電除塵器原有電源更換為新型的電源,如高頻電源、三相電源、脈沖電源等。
(2) 電除塵振打裝置與高壓控制柜進(jìn)行閉環(huán)聯(lián)鎖,實(shí)現(xiàn)斷電振打功能。
(3) 電除塵高、低壓控制柜之間敷設(shè)和連接高低壓聯(lián)動控制信號電纜,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
(4) 電除塵低壓柜增加兩個PLC擴(kuò)展模塊。
(5) 從鍋爐主機(jī)控制室敷設(shè)I路鍋爐負(fù)荷信號(4一20 mA)電纜至電除塵IPC控制室,進(jìn)行高壓控制方式自動切換運(yùn)行。
(6) 電除塵IPC系統(tǒng)增加1路4一20 mA信號的采集接口,IPC控制軟件升級。
(7) 電除塵高、低壓控制柜單機(jī)調(diào)試,IPC系統(tǒng)調(diào)試和整機(jī)節(jié)能調(diào)試。
(8) 改造項(xiàng)目可不停運(yùn)發(fā)電機(jī)組的情況下進(jìn)行改造,高壓控制柜可逐臺停電進(jìn)行改造。
結(jié)語
提效節(jié)能型電控設(shè)備的投入使用,是電除塵器技術(shù)的重大進(jìn)步。傳統(tǒng)的火花跟蹤供電方式是無法克服反電暈危害的,使電除塵器始終運(yùn)行在高電壓、大電流的高能耗狀態(tài),除塵效率往往欠佳。正確選擇高壓供電方式來有效克服反電暈危害,大幅降低能量消耗。電除塵器節(jié)能技術(shù)具有較大的挖掘潛力和廣闊的創(chuàng)新空間,應(yīng)不斷努力將電除塵器打造成為低能耗、低排放型環(huán)保設(shè)備。
參考文獻(xiàn):
[1]孫大偉,吳彥.抑制反電暈收塵電極的試驗(yàn)研究[J]. 東北師大學(xué)報(自然科學(xué)版). 1991(03).
[2]高洪巖,蘇醒芳.電除塵節(jié)能運(yùn)行[J]. 科技風(fēng). 2010(15).